數(shù)控機床保養(yǎng)與維修

1、本章內(nèi)容：本章內(nèi)容： 本章教學(xué)要求：本章教學(xué)要求： 6.1 概述概述 1. 設(shè)備管理 2. 維護(hù)保養(yǎng) 3. 故障修理 設(shè)備管理是一項系統(tǒng)工程，它根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展及經(jīng)營目標(biāo)，通過一系列技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、組織措施及科學(xué)方法來進(jìn)行。 主要包括設(shè)備選購、安裝、調(diào)試、驗收、使用、維修以及改造更新，直至設(shè)備報廢等一系列管理工作。 具體包括：（1）為正確使用數(shù)控機床建立了必要的各項規(guī)章制度（2）根據(jù)數(shù)控機床的設(shè)備特點，制定各項操作、維修安全規(guī)程 （3）在設(shè)備保養(yǎng)上要求嚴(yán)格進(jìn)行記錄工作，對故障修復(fù)要認(rèn)真做好有關(guān)故障記錄與說明（4）做好為設(shè)備保養(yǎng)和維修用的各類備品配件的采購、管理工作（5）對電氣備用板要定期通電檢驗

2、，為維修添置必要的技術(shù)手冊、工作器具及測試儀器 2. 數(shù)控機床的維護(hù)保養(yǎng)數(shù)控機床的維護(hù)保養(yǎng) 精心維護(hù)可使設(shè)備始終保持良好狀態(tài)，延緩劣化進(jìn)程，并及時發(fā)現(xiàn)和消滅隱患于未然，從而確保系統(tǒng)安全運行，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 因此，機床的正確使用與維護(hù)，是貫徹設(shè)備管理以防為主的重要環(huán)節(jié)。 做好數(shù)控機床的故障修理工作，使其發(fā)揮應(yīng)有的效率，不僅創(chuàng)造了實際價值，而且具有廣泛的社會效益。 維修工作開展得好壞，首先取決于維修人員的素質(zhì)。維修人員在設(shè)備出現(xiàn)故障后，要能迅速找出故障并排除，其難度是相當(dāng)大的。此能力并非一日之功就能達(dá)到的，需要維修人員做長期的技術(shù)儲備。 4. 數(shù)控機床維修安全規(guī)程數(shù)控機床維修安全規(guī)程1) 維

3、修前的準(zhǔn)備工作 2) 2) 維修工作中的注意事項3) 3) 維修工作結(jié)束后的注意事項6.2 6.2 數(shù)控機床的保養(yǎng)數(shù)控機床的保養(yǎng)主要包括以下幾個方面 ：(1) 使機床保持良好的潤滑狀態(tài) (2) (2) 定期檢查液壓、氣壓系統(tǒng) (3) (3) 對直流電動機定期進(jìn)行電刷和換向器檢查、清洗和更換 (4) (4) 適時對各坐標(biāo)軸進(jìn)行超程限位試驗(5) (5) 定期檢查電氣部件。檢查各插頭、插座、電纜、各繼電器的觸點是否接觸良好，檢查各印制電路板是否干凈 (7) 定期更換存儲器用電池 (8) 備用印制電路板的維護(hù) (9) 經(jīng)常監(jiān)視CNC裝置用的電網(wǎng)電壓 (10) 定期進(jìn)行機床水平和機械精度檢查并校正 ；

4、導(dǎo)套裝置 ；加工裝置 ；潤滑泵裝置浮子開關(guān) ；直流電動機以及其他部位。 ；開關(guān) ；導(dǎo)軌潤滑油箱 ；主軸潤滑恒溫油箱 ；刀具 ；機床液壓系統(tǒng) ；壓縮空氣氣源壓力 ；氣源自動分水濾氣器，自動空氣干燥器 ；氣液轉(zhuǎn)換器和增壓器油面 ；導(dǎo)軌面 ；切削液 ；CNC輸入/輸出單元 ；各防護(hù)裝置 ；電氣柜各散熱通風(fēng)裝置 。 ；廢油池 ；排屑器 ；工作臺及床身基準(zhǔn) ；空氣濾網(wǎng) ；液壓裝置、管路及接頭 ；各電磁閥及開關(guān) ；過濾器 ；電纜及接線端子 ；連鎖裝置、時間繼電器、繼電器 ；數(shù)控裝置 。 ；各進(jìn)給軸 ；所有電氣部件及繼電器 ；各伺服電動機 ；主軸驅(qū)動皮帶 ；各軸導(dǎo)軌上的鑲條、壓緊滾輪 。 ；液壓油路 ；主軸

5、潤滑恒溫油箱 ；潤滑油泵、過濾器 ；滾珠絲杠 。 b、制定有關(guān)的規(guī)章制度防止無關(guān)人員操作數(shù)控系統(tǒng)，以避免造成事故 c、準(zhǔn)備好維修用器具 d、必要的備件 2) 系統(tǒng)可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。3) 故障是指系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)喪失了規(guī)定的功能。=MTBF總工作時間總故障次數(shù)2) 平均故障間隔時間平均故障間隔時間MTBF 它是指數(shù)控機床在使用中兩次故障間隔的平均時間，即數(shù)控機床在壽命范圍內(nèi)總工作時間和總故障次數(shù)之比， 即3) 平均修復(fù)時間平均修復(fù)時間MTTR 它是指數(shù)控機床從出現(xiàn)故障開始直至能正常使用所用的平均修復(fù)時間。4) 有效度有效度A 這是從可靠度和可維

6、修度方面對數(shù)控機床的正常工作概率進(jìn)行綜合評價的尺度，是一臺可維修的機床，在某一段時間內(nèi)，維持其性能的概率。 2) 有效壽命期 數(shù)控機床在經(jīng)歷了初期的各種老化、磨合和調(diào)整后，開始進(jìn)入相對穩(wěn)定的正常運行期。在這個階段，故障率低而且相對穩(wěn)定，近似常數(shù)。 3) 衰老期 衰老期出現(xiàn)在數(shù)控機床使用的后期，其特點是故障率隨著運行時間的增加而升高。 圖6.1 數(shù)控機床的故障曲線 （2）根據(jù)故障情況進(jìn)行分析，縮小范圍，確定故障源查找的方向和手段。（3）由表及里進(jìn)行故障源查找。 數(shù)控機床的故障包括機械部分的故障、數(shù)控系統(tǒng)的故障、伺服與主軸驅(qū)動系統(tǒng)的故障以及輔助裝置的故障等。故障按其表現(xiàn)形式、性質(zhì)、起因等可作多種分

7、類。 常見的故障類型有以下幾種。(1) 按與故障的相互關(guān)系可分為關(guān)聯(lián)性故障和非關(guān)聯(lián)性故障。(2) 按診斷方式可分為有診斷顯示故障和無診斷顯示故障。(3) 按故障破壞性可分為破壞性故障和非破壞性故障。(4) 按故障起因可分為硬故障和軟故障。 (2) (2) 故障出現(xiàn)情況 (3) (3) 數(shù)控機床操作及運轉(zhuǎn)情況 (4) (4) 環(huán)境狀況 (5) (5) 數(shù)控機床和系統(tǒng)之間的接線情況 (6) (6) 有關(guān)穿孔紙帶的檢查 (7) (7) 程序檢查 (1) 仔細(xì)調(diào)查故障現(xiàn)場，掌握第一手材料。(2) 認(rèn)真查找各種故障因素。 (3) 綜合分析，查清故障。 (1) 直觀檢查法(2) 自診斷功能法(3) 功能程

8、序測試法(4) 故障現(xiàn)象分析法 (5) 報警顯示分析法 (6) 換件診斷法(7) 測量比較法 (8) 參數(shù)檢查法 (9) 敲擊法。 (10) 局部升溫法 (11) 原理分析法(12) 接口信號法 6.3.3 數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修 (1) 鍵盤故障。(2) 數(shù)控系統(tǒng)電源接通后CRT無輝度或無任何畫面。(3) CRT無顯示。 (4) CRT顯示器顯示無規(guī)律的亮斑、線條或不正確的符號。 (5) 數(shù)控系統(tǒng)一接通電源，CRT顯示器就出現(xiàn)“NOT READY”顯示，過幾秒自動切斷電源，有時數(shù)控系統(tǒng)接通電源后顯示正常，但在運行程序的中途突然在CRT顯示器上顯示“NOT READY”，

9、隨之電源被切斷。 (6) 當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入用戶宏程序時出現(xiàn)超程報警或顯示“PROGRAM STOP”，但數(shù)控系統(tǒng)一旦退出用戶宏程序運行就恢復(fù)正常。 (7) 數(shù)控系統(tǒng)的MDI方式、MEMORY方式無效，但在CRT畫面上卻無報警。 (8) 數(shù)控機床不能正常地返回基準(zhǔn)點，且有報警產(chǎn)生。 (9) 手搖脈沖發(fā)生器(電手輪)不能工作。 。 (11)加工中心的存儲器方式、手動數(shù)據(jù)輸入方式均無效，但CRT顯示器卻無報警發(fā)生。 (12) SIEMENS公司SINUMERIK810系統(tǒng)常見故障如下： CPU監(jiān)控報警。 EPROM的自診斷報警。 數(shù)據(jù)存儲器子模塊電池用盡報警。 輪廓監(jiān)控報警。 位置反饋回路硬件故障。

10、6.3.4 伺服系統(tǒng)故障診斷與維修伺服系統(tǒng)故障診斷與維修 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的故障約占整個數(shù)控系統(tǒng)故障的三分之一。 故障報警現(xiàn)象有三種： 一是利用軟件診斷程序在CRT上顯示報警信息； 二是利用伺服系統(tǒng)上的硬件(如發(fā)光二極管、熔絲熔斷等)顯示報警； 三是沒有任何報警指示。 (1) 伺服進(jìn)給系統(tǒng)出錯報警 (2) 檢測出錯報警 (3) 過熱報警 (1) 大電流報警(2) 高電壓報警 (3) 電壓過低報警 (4) 速度反饋斷線報警 (5) 保護(hù)開關(guān)動作 (6) 過載報警 (7) 速度控制單元上的熔絲熔斷或斷路器跳閘 (1) 直流伺服電動機不轉(zhuǎn)(2) 數(shù)控機床失控(飛車現(xiàn)象) (3) 數(shù)控機床振動 (4) 伺

11、服超差 (5) 數(shù)控機床停止時，有關(guān)進(jìn)給軸振動 (6) 數(shù)控機床過沖 (7) 數(shù)控機床移動時噪聲過大 (8) 快速移動坐標(biāo)軸時數(shù)控時機床出現(xiàn)振動，有時還伴有大的沖擊 (9) 圓柱度超差 (1) 主軸電動機振動或噪聲太大 (2) 主軸不轉(zhuǎn) (3) 主軸速度不正常 (4) 發(fā)生過流報警 (5) 速度偏差過大 (6) 主軸定位時抖動 (7) 主軸停位不準(zhǔn)，換刀時甚至有掉刀現(xiàn)象 (1) 電動機過熱 (2) 主軸電動機不轉(zhuǎn)或達(dá)不到正常轉(zhuǎn)速 (3) 輸入電路的熔斷器熔斷 (4) 再生回路用的熔斷器熔斷 (5) 主軸電動機有異常噪聲和振動 (6) 主軸電動機轉(zhuǎn)速偏離指令值 6.4 數(shù)控機床故障分析與維修實例

12、數(shù)控機床故障分析與維修實例6.4.1 數(shù)控車床故障分析與維修數(shù)控車床故障分析與維修【例6.1】 一臺由德國引進(jìn)的專用數(shù)控磨床，由于電壓波動過大，波形幅值變化劇烈引起故障，無法啟動。使用動力線路限壓器使電壓穩(wěn)定，排除故障，啟動機床。【例6.2】 數(shù)控系統(tǒng)有顯示，有背光，無報警，主軸高低速、正反轉(zhuǎn)、刀庫(刀架)功能無輸出。 如圖6.2所示，沒有輸出的原因有：8155內(nèi)部異常；2803和2003短路燒壞；無+24V工作電壓。系統(tǒng)內(nèi)部+24V供電電路有問題 。為了防止通電瞬間S、M、T功能誤輸出，設(shè)計了一個保護(hù)電路，如圖6.3所示。 【例6.3】一數(shù)控滾齒機，初始故障為一檢測元件的供電變壓器斷線。更換

13、變壓器后，伺服系統(tǒng)的供電模塊被損壞。再進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)兩個軸向光電編碼器已損壞。更換后全部手動正常。再自動運行，全部正常。本例說明，維修人員除能夠依照原印制電路板作測繪外，還要具有較廣泛的線路知識，能夠推導(dǎo)電路中元器件的參數(shù)值。 【例6.4】某加工中心在自動或手動狀態(tài)下，換04號刀具時刀庫(刀架)旋轉(zhuǎn)不停，系統(tǒng)出現(xiàn)E37報警。 系統(tǒng)E37報警解釋為：執(zhí)行T功能時無相應(yīng)的刀位信號返回。由于換刀是收發(fā)式控制，重點查找系統(tǒng)有無接收到刀具到位的反饋信號。該機床的刀庫(刀架)主要通過霍爾元件和磁鋼進(jìn)行反饋。當(dāng)磁鋼和霍爾元件靠近時，霍爾元件發(fā)出低電平反饋至系統(tǒng)。由此，可初步判斷應(yīng)該是以下原因造成該故障：霍爾

14、元件失效，無到位信號輸出；反饋線斷路；系統(tǒng)接收電路有問題。 圖6.4 換刀流程圖 圖6.5 磁鋼和霍爾元件布置圖 圖6.6 系統(tǒng)刀位反饋電路 【例6.5】一臺數(shù)控轉(zhuǎn)子銑床。機床X軸無指令而高速運轉(zhuǎn)。經(jīng)分析后，認(rèn)為是正反饋造成此種故障。因為系統(tǒng)零點漂移，在反饋情況下，就會迅速累加，使電動機在最高轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)。將反饋線反接，機床X軸運行恢復(fù)正常?！纠?.6】 機床在自動加工時，突然主軸停，進(jìn)給停止，系統(tǒng)出現(xiàn)E74報警。 E74報警，解釋為：系統(tǒng)檢測正向或負(fù)向限位輸入信號斷開。系統(tǒng)內(nèi)部超程接收電路和外部輸入電路如圖6.7所示。 據(jù)原理圖分析，造成以上故障有以下幾點原因： 行程超；撞塊壓住行程開關(guān)；線斷

15、；系統(tǒng)內(nèi)部接收電路有問題；行程開關(guān)常閉觸點斷開。圖6.7 系統(tǒng)內(nèi)部超程接收電路和外部輸入電路 壓住取消限位按鈕，系統(tǒng)復(fù)位后報警消除。由此可斷定，系統(tǒng)內(nèi)部接收電路正常，應(yīng)該是外部異常。用萬用表測量X正向行程開關(guān)觸點時，發(fā)現(xiàn)電阻無窮大，且開關(guān)常開，更換后，報警消除。 【例6.7】一臺數(shù)控鏜銑床，機床X軸有時不到位，一般需要幾分鐘，甚至長達(dá)幾小時才能到達(dá)給定位置，然后繼續(xù)執(zhí)行下一個程序段。檢查數(shù)控系統(tǒng)后卻發(fā)現(xiàn)有信號輸出。故障顯然發(fā)生在數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)之間的連接線上。結(jié)果發(fā)現(xiàn)是連接不良造成上述故障現(xiàn)象。 【例6.8】系統(tǒng)無顯示，無背光，但機床強電通電正常。 系統(tǒng)輸入電源是通過外部輸入380V經(jīng)隔離變

16、壓器降為220V，供電電路如圖6.8所示。引起系統(tǒng)無顯示、無背光的很大可能是開關(guān)電源沒有電壓輸出。用萬用表交流電壓擋測量隔離變壓器次級，發(fā)現(xiàn)有交流220V輸出，開關(guān)電源盒也有交流220V輸入，但沒有直流電壓輸出，所以可以斷定故障原因有以下兩個方面：一是開關(guān)電源盒內(nèi)開關(guān)電路停止工作；二是開關(guān)電源盒的負(fù)載，即系統(tǒng)內(nèi)部電路有短路。 圖6.8 供電電路【例6.9】一臺CK6430數(shù)控機床配置GSK980T或GSK990M系統(tǒng)，運行過程中突然停止工作，并且液晶顯示只有背光，沒有字符，而畫面沒有抖動現(xiàn)象。GSK980T或GSK990M系統(tǒng)液晶顯示器的背光電路如圖6.9所示。故障原因有以下兩方面：一是復(fù)位電

17、路出問題，使系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)；二是時鐘電路停止工作，使系統(tǒng)處于休息狀態(tài)。復(fù)位電路如圖6.10所示，時鐘電路如圖6.11所示。圖6.9 背光電路 圖圖6.10 復(fù)位電路復(fù)位電路 【例6.10】 減速信號 原點信號 忽略 機床原點 圖6.13 回機床原點電路圖 【例6.11】某機床配置GSK928TA或GSK928M，自動運行時常出現(xiàn)E34報警。系統(tǒng)出現(xiàn)E34報警解釋為刀庫(刀架)不到位。說明此故障與刀庫(刀架)的刀位信號有關(guān)，可判定是計算機收不到工位信號。 此類故障的原因有：刀庫(刀架)故障，一般是發(fā)信盤的霍爾元件燒壞；刀庫(刀架)控制器內(nèi)部故障或其接口損壞； CNC系統(tǒng)內(nèi)部故障，接口電路部分的

18、光耦合器較易損壞。 復(fù)位后拆開刀庫(刀架)端蓋，檢查發(fā)現(xiàn)磁鋼離霍爾元件較遠(yuǎn)，懷疑霍爾元件因此感應(yīng)不到信號，將磁鋼位置調(diào)整，使之靠近霍爾元件到合理位置。圖6.14 刀庫(刀架)控制器信號接口 用萬用表檢測Jl的1、2、3、4、10、11腳，11腳電壓為+24V，10腳電壓為0V，刀庫(刀架)控制器供電正常。同時不管刀庫(刀架)轉(zhuǎn)到何處，1、2、3、4腳一直為高電平(刀位信號為低電平有效)。再檢測J2，情況一樣。 圖6.15 系統(tǒng)檢測刀位信號【例6.12】 一臺采用FANU CIIM系統(tǒng)的數(shù)控插齒機，在自動循環(huán)工作中突然停止工作，CRT顯示器無顯示，主板上的七段顯示器顯示報警A。表明MDI/CRT

19、單元的連接異常。 一般處理辦法是檢查MDI/CRT的光纖電纜或連接器，否則問題出在主板上。但經(jīng)上述檢查，發(fā)現(xiàn)都不存在問題。再從CRT顯示器無顯示的角度來分析，認(rèn)為問題出在MDI/CRT的電源上。對MDI/CRT的電源板進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)+24V電源有短路現(xiàn)象。經(jīng)進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)有一個電容1000F/35V短路，兩個晶體管Q15擊穿，熔絲F21、F22熔斷。更換上述三項之后，系統(tǒng)恢復(fù)正常。 本例說明，排除故障時應(yīng)以提示作參考，再結(jié)合實際故障現(xiàn)象來分析，切不可受到提示的限制?！纠?6.13】某臺日本生產(chǎn)的數(shù)控銑床有爬行現(xiàn)象。由于編程時采用了G61指令，即每加工一段就要進(jìn)行一次到位停止檢查，結(jié)果使機床出

20、現(xiàn)爬行現(xiàn)象。用G64(連續(xù)切削方式)指令代替G61之后，上述故障現(xiàn)象消失。 【例6.14】 某數(shù)控機床，配置GSK928TA或GSK928MDF3A系統(tǒng)，在加工工件時X軸有失步現(xiàn)象。 用戶有兩臺相同配置的機床，更換另一臺CNC系統(tǒng)以后，故障排除，由此可以判定是CNC系統(tǒng)故障。 CNC系統(tǒng)引起加工尺寸變化，失步問題無非是脈沖有丟失或參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，甚至有可能是有外部干擾，從而引起輸出脈沖波形失真。 【例6.15】 美國一家公司生產(chǎn)的數(shù)控磨床不能運行，但CRT顯示器無任何報警顯示。這類故障產(chǎn)生的原因是多方面的。從大的方面來說，首先應(yīng)該區(qū)分故障是發(fā)生在機床側(cè)還是在數(shù)控系統(tǒng)側(cè)。利用自診斷功能檢查PLC和

21、CNC系統(tǒng)之間的接口信號，結(jié)果發(fā)現(xiàn)診斷號No4.7 (MLK)=1，說明機床鎖住信號已經(jīng)送入CNC系統(tǒng)內(nèi)，從而造成機床不能運動。但實際上沒有機床鎖住信號送入。于是再查CNC裝置內(nèi)的連接單元，也未發(fā)現(xiàn)問題。最后查出是由于外界干擾引起磁泡存儲器內(nèi)的參數(shù)丟失或混亂而造成的。因此，將磁泡存儲器內(nèi)容全部清除，重新輸入數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)后，數(shù)控機床即恢復(fù)正常運行。從本例可看出系統(tǒng)參數(shù)的重要性，用戶一定要把有關(guān)數(shù)控機床的各種文件包括數(shù)控參數(shù)、PLC參數(shù)、用戶宏程序等妥善保存。【例6.16】 一臺配置有FANU C7CM系統(tǒng)的數(shù)控銑床，Y軸移動時機床發(fā)生振動，在快速移動時甚至伴有大的沖擊。用示波器測量故障軸Y軸和正

22、常軸X軸的測速發(fā)電機的輸出電壓波形，進(jìn)行比較，兩軸波形不一致，Y軸有明顯的波動。拆開Y軸測速發(fā)電機，發(fā)現(xiàn)其電樞被電刷粉末污染。將其清理后，波形正常，故障排除。 驅(qū)動器報警超 溫過 流通風(fēng)條件不好引起風(fēng)扇壞步進(jìn)電動機外部接插件驅(qū)動器內(nèi)部電動機進(jìn)水輸出插座壞線圈短路外部接插件電路有短路報警電路有問題,管子被擊穿【例6.18】 一臺CJK0630機床，配有GSK980T或GSK990MDF3A系統(tǒng)，當(dāng)Z軸進(jìn)給時，低速振動非常大，高速時按Z正方向進(jìn)給，有時向負(fù)方向運行。 造成低速振動一般是由以下兩個原因造成：一是驅(qū)動器缺相；二是機械傳動阻力大。 Z軸高速進(jìn)給時，有時向負(fù)方向運行，從這一點可以說明步進(jìn)電動機相序亂，極有可能是缺相。將X軸驅(qū)動器與Z軸驅(qū)動器互換。上電后，試機，發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)給時正常，按X軸進(jìn)給時出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象，證明是Z軸驅(qū)動器有故障。 驅(qū)動器伴有報警現(xiàn)象，證明很有可能有功放管短路，引起驅(qū)動器過流報警。斷電后，用萬用表的電阻擋(大于100k擋)，測量驅(qū)動器電動機接口的插頭上的A+與A、B+與B、C+與C之間的電阻值。然后，用萬用表正極對被測點的負(fù)極，萬用表負(fù)極對被測點的正極測量，發(fā)現(xiàn)A相阻值比B相、C相電阻小，